题目内容
如图所示,一个边长为a,质量为m的立方体ABCD静止在粗糙斜面上,斜面倾角为.现在要使立方体以过B点的棱为轴向斜面上方转90°角,设翻转过程中,立方体与斜面间不会发生相对滑动.
①要想用最小的力使立方体翻转,这力应怎样作用在物体上?当立方体底面(除过B点的棱)刚刚离开斜面时,这个最小力是多大?
②在翻转过程中,外力至少要对立方体做多少功?
(1)这个力应作用于过D点的棱,方向与BD垂直向上,
(2)
①力臂最大时,力最小.所以这个力应作用于过D点的棱,方向与BD垂直向上.底面刚刚离开斜面时,物体受到的重力矩和外力矩处于平衡状态,平衡方程为:
要使立方体向上方转90°,实际上只有使重力作用线过B棱即可,再往下,立方体将在重力作用下自动翻转,直至停在斜面上。
由动能定理,可得外力做功
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